Исследование технологических свойств КФК-СФ

Аннотация: Авторами статьи проводилось исследование технологических, реологических и эксплуатационных свойств модифицированного карбамидоформальдегидного клея и оптимизирование его состава. Установлена количественная взаимосвязь снижения токсичности смол от количества вводимого модификатора.

Анализ состояния вопроса. В деревообрабатывающей промышленности используется большое количество клеёв и связующих. Так в производстве древесностружечных плит и цельно спрессованных изделий из измельченной древесины, фанеры и другой продукции очень часто используют карбамидоформальдегидные смолы (далее – КФС).

Однако у КФС и изделий на их основе имеются и недостатки, которые вынуждают интенсивно разрабатывать новые клеи и методы их использования.

Устранение недостатков КФС возможно в усовершенствовании технологических параметров процессов поликонденсации карбамида с формальдегидом и химической модификации КФС как непосредственно во время синтеза, так и готового олигомера.

Цель исследования – снижение токсичности древесных клеёных материалов и повышение эффективности их производства.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Исследовать технологические, реологические и эксплуатационные свойства модифицированных карбамидоформальдегидных клеев и оптимизировать их состав.
• Исследовать физико-механические и эксплуатационные свойства продукции на модифицированных клеях и ее материалоемкость.

Для снижения токсичности необходимо использовать модификаторы, выполняющие функцию реакционного поверхностно – активного вещества по отношению к клеям и древесным материалам, т. е. веществами способными понижать поверхностное натяжение клея до уровня критического поверхностного натяжения древесины, способные создавать в клеевой композиции набор времен отверждения.

В данной работе проводилось изучение поверхностного натяжения смолы с введенным в неё модификатором (сивушными спиртами), в зависимости от его количества. Замерялись показатели после каждого введения модификатора. Методика синтеза модифицированной смолы аналогична синтезу смолы КФК-15 [3].

Реакционная способность модифицированного сивушными спиртами карбамидоформальдегидных смол зависит как от их количества, так и дисперсности частиц, изменяющей их удельную поверхность. Увеличение количества модификатора приводит к существенному снижению содержания свободного формальдегида в клее.

При добавлении модификатора в пределе от 0,5 до 30 масс. частей, поверхностное натяжение смолы падает до значения поверхностного натяжения 40-50 мДж/м², что соответствует поверхностному натяжению древесины. При этом соответствии достигается наилучшая адгезия смолы и древесины. Дальнейшее увеличение количества модификатора нецелесообразно. Это было подтверждено изучением свойств КФ смолы с разным количеством модификатора [8].

График изменения поверхностного натяжения представлен на рис. 1.

Рис. 1. Изменение поверхностного натяжения от количества модификатора

Анализ данных рис. 1, позволяет заключить, что при введении 8 % модификатора достигается оптимальное значение поверхностного натяжения, которое обеспечивает наилучшие показатели адгезии полимера.

Свойства смолы КФК-СФ сравниваются со свойствами смолы КФК-15, данные представлены в табл. 1

Таблица 1

Свойства смол КФК-15 и КФК-СФ с модификатором

Анализ представленных данных позволяет заключить, что при введении 8 % модификатора достигается более полное связывание конечных метилольных групп. Дальнейшее увеличение количества модификатора приводит к незначительному снижению содержанию метилольных групп и свободного формальдегида в смоле.

Свойства модифицированной смолы позволяют сказать, что смола соответствует технологическим требованиям для изготовления клееных материалов и древесно-стружечных плит. 

Разработана и исследована новая карбамидоформальдегидная смола КФК-СФ, позволяющая получать древесностружечные плиты с эмиссией формальдегида по классу Е-1 и Супер-Е [8].

Дальнейшие исследования реологических свойств смолы КФК-СФ позволит отработать рецептуру смолы и технологические параметры её использования.

Список литературы

1. Варанкина Г. С. Склеивание древесных клееных материалов на основе малотоксичных клеевых композиций : дисс. … канд. техн. наук : 05.21.05 / Варанкина Галина Степановна. СПб, 2000. 210 с.
2. Варанкина Г. С., Денисов С. В., Челышева И. Н. Клеевая композиция для древесно-волокнистых плит. Патент на изобретение № 2213753 от 10 октября 2003. М. : Бюл. изобр. № 28 от 10.10.2003 г.
3. Полимеры в производстве древесных материалов / В. Е. Цветков, Ю. В. Пасько, К. В. Кремнев, О. П. Мачнева. М. : ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2012. 55 с.
4. Цветков В. Е., Мельникова В. Е., Пасько Ю. В. Свойства карбамидоформальдегидных смол, модифицированных смесью одноатомных спиртов // Научные труды МГУЛ. 1995. № 277. С. 49-55.
5. Пасько Ю. В. Физико-химические свойства КФ-смолы, модифицированной фракциями спиртового производства // Научные труды МГУЛ. 2000. № 312. С. 97-99.
6. Цветков В. Е., Пасько Ю. В. Исследование физико-механических свойств ДСтП на низкомольной модифицированной КФ смоле // Научные труды МГУЛ. 2003. № 319.
7. Цветков В. Е., Тищенко В. П., Пасько Ю. В. Математическое моделирование свойств ДСтП на низкомольной модифицированной КФ смоле // Научные труды МГУЛ. 2003. № 324.
8. Пасько Ю. В. Древесностружечные плиты на основе карбамидоформальдегидных смол, модифицированных смесью одноатомных спиртов : дисс. … канд. техн. наук : 05.21.05 / Пасько Юлия Вячеславовна. М., 2003. 164 с.

  

Материал поступил в редакцию 16.12.2017
© Цветков В. Е., Пасько Ю. В., Романова М. С., 2017